鋁塑泡罩包裝機(jī)控制系統(tǒng)自動化控制研究

摘要：本文根據(jù)天津力生制藥股份有限公司鋁塑泡罩包裝機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，并結(jié)合國際上近年來有關(guān)先進(jìn)控制系統(tǒng)的技術(shù)和理論研究，改進(jìn)了這臺鋁塑泡罩包裝機(jī)，完善了它的功能。本系統(tǒng)是利用可編程序控制器對原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使機(jī)器能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：包裝機(jī)，可編程序控制器；電容式傳感器；自動化

1、前言

近年來，藥品的鋁塑泡罩包裝在我國得到了快速發(fā)展，由于這種包裝具有貯存期長、攜帶方便的特點(diǎn)，越來越受到制藥企業(yè)和消費(fèi)者的歡迎，正在逐步取代傳統(tǒng)的玻璃瓶包裝和散包裝，而成為固體藥品包裝的主流。PVC有良好的相容性能，易于成型和密封，價(jià)格低廉，透明度、阻隔性和機(jī)械強(qiáng)度基本上可以滿足藥品包裝的要求，但阻隔水蒸氣的能力和熱穩(wěn)定性較差，對于防潮要求較高的藥品，PVC則不盡如人意。

2、產(chǎn)品特點(diǎn)要求

2.1PVC放卷機(jī)構(gòu)（包材）。PVC放卷機(jī)構(gòu)由放卷軸、放卷導(dǎo)輥、接片臺等組成。工作時(shí)PVC片在步進(jìn)機(jī)構(gòu)的牽引下，PVC片經(jīng)過導(dǎo)向輥和接片臺進(jìn)入預(yù)熱裝置。接片臺的作用是將兩卷PVC片接頭利用粘膠帶很方便的接上，當(dāng)PVC用完時(shí)，設(shè)備自動停機(jī)開關(guān)。

2.2鋁箔放卷結(jié)構(gòu)。鋁箔放卷機(jī)構(gòu)有放卷軸、固定倒輥、脹緊結(jié)構(gòu)等組成，主要是將鋁箔送入熱封合機(jī)構(gòu)，為防止鋁箔卷松弛并保持一定張力，該機(jī)構(gòu)帶有制動和脹緊裝置，當(dāng)鋁箔用完或折斷時(shí)，設(shè)有自動停機(jī)開關(guān)。

2.3PVC預(yù)熱成型機(jī)構(gòu)。

預(yù)熱裝置：采用接觸式加熱方式，由上下兩塊加熱板提供熱源，在上下加熱板內(nèi)均裝有加熱管。上加熱板固定不動，下加熱板隨成型模具同步上下運(yùn)動，當(dāng)停機(jī)時(shí)下加熱板由氣缸帶動下降到最低點(diǎn)，防止PVC溫度過高而軟化。

成型裝置：該機(jī)采用板式正吹塑成型，經(jīng)加溫軟化的薄膜進(jìn)入成型裝置后，上下模具合上，壓縮空氣進(jìn)入上模腔內(nèi)，在氣體的壓力下PVC片貼緊在下模上，然后進(jìn)行吹起成型，利用傳動凸輪使上下模具合模，通過蝶形彈簧來調(diào)整合模壓力，上下模具分別通入冷卻水進(jìn)行冷卻。

2.4供料系統(tǒng)。TR130機(jī)根據(jù)不同的物料配有不同的上料機(jī)，也可以根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)專用上料機(jī)構(gòu)，但無論何種上料機(jī)構(gòu)都將最大限度滿足用戶要求。

2.5熱合機(jī)構(gòu)。TR130機(jī)采用輥式封合，主要由熱壓輥、主動輥、自動平衡壓力機(jī)構(gòu)等部分組成，當(dāng)停機(jī)時(shí)熱壓輥由汽缸帶動上升到最高點(diǎn)，防止PVC片溫度過高，封合壓力通過調(diào)整氣功壓力來實(shí)現(xiàn)。加熱管安裝在熱壓輥中，為防止連續(xù)封合過程中溫度過高而影響PVC泡罩和藥品的穩(wěn)定性，主動輥內(nèi)通入冷卻水對PVC泡罩進(jìn)行冷卻。

3、抗干擾要求

3.1這里主要是考慮傳感器的抗干擾要求：1.屏蔽和接地；2.增加原始電容值，降低容抗；3.導(dǎo)線間的分布電容有靜電感應(yīng)，此導(dǎo)線和導(dǎo)線要離的遠(yuǎn)，線要盡可能短，最好成直角排列，若必須平行排列時(shí)，可采用同軸屏蔽線；4.盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地；5.盡量采用差動式電容傳感器，可減小非線性誤差，提高靈敏度，減小計(jì)生電容的影響以及減小干擾。

3.2抗干擾措施：1.屏蔽對電源變壓器、中央處理器、編程等主要部件、采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響；2.濾波：對供電系統(tǒng)輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除核移植高頻干擾信號，也削弱了個(gè)模塊間的互相影響；3.電源調(diào)整與保護(hù)：電源波動造成電壓波動或毛刺，將對PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對微處理器核心部件采用多級濾波處理。并用集成電壓調(diào)整期進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量使電源線平行走線， 使電源線對地呈低阻值。以減少電源噪聲干擾；4.隔離：在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們隔離開來，以防外部的干擾信號及底線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電信號通過公共地線進(jìn)入PLC本機(jī)，從而影響其正常工作。

4、檢測單元設(shè)計(jì)

目前廣泛應(yīng)用的接近開關(guān)傳感器有電容式傳感器、電感式傳感器、光電傳感器等等，但由于電感式傳感器只能應(yīng)用金屬的檢測，而光電傳感器的成本要高于一般的電容式傳感器，它更適合應(yīng)用在一些特殊的場合，綜合考慮我選擇了最常用的、性價(jià)比高的、適合此工作環(huán)境的電容式傳感器。

4.1電容式傳感器的工作原理。電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體，在檢測較低介電常數(shù)ε的物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增加感應(yīng)靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動作。電容式傳感器的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很像“打開的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩，當(dāng) 目標(biāo)朝著電容器的電靠近時(shí)，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的動作距離越大。

4.2工作流程方框圖

電容式傳感器的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很像“打開的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一目標(biāo)朝著電容器的電靠近時(shí)，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩，通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。

5、調(diào)試總結(jié)

在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過程中，我遇到了無數(shù)的問題，但每次都是耐心的去解決，遇到自己實(shí)在想不明白的問題，就主動地尋求幫助，我堅(jiān)信任何成功都不會一帆風(fēng)順的，通過我的努力，李老師、工程師們的輔導(dǎo)幫助，最后終于完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，使設(shè)備能投入正常的生產(chǎn)。

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